一种CNFs/MMT基Janus薄膜及其制备方法和应用

本发明属于电磁屏蔽材料，特别涉及一种cnfs/mmt基janus薄膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、5g通信技术和电子设备的快速发展对新一代电磁屏蔽材料提出了更高的要求，如在保证其高屏蔽效能之外，同时还需具备轻质、超薄、柔韧、高机械性能等特性；此外，微型和高集成化的电子设备在长时间运行中引起的热量积聚可能导致潜在的设备短路、使用寿命缩短及火灾发生，因此，电磁屏蔽材料的用火安全也应该被认真考虑。

2、纤维素纳米纤维(cnfs)具有表面活性高、力学性能优异、热稳定性好等固有特性，常被用作复合材料的高强度柔性基底；然而，传统cnfs基导电复合纸的高机械性能和高导电性能不可兼得，并且仅依赖cnfs之间简单的物理交联(氢键作用)对复合纸的机械性能提升非常有限；另外，cnfs的易燃性也限制了其在阻燃型电磁屏蔽材料中的应用；因此，如何在延续cnfs基导电复合纸高电导率的同时，进一步提升其机械强度，并赋予其耐火安全性是一个研究难题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种cnfs/mmt基janus薄膜及其制备方法和应用，以解决如何在延续cnfs基导电复合纸高电导率的同时，进一步提升其机械强度，并赋予其耐火安全性的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法，包括：

4、将cnfs分散液与mmt分散液混合，搅拌、超声处理，得到cnfs/mmt混合液；

5、利用含氟盐溶液对ti3alc2max中的al层进行选择性刻蚀，得到ti3c2txmxene纳米片分散液；

6、对所述cnfs/mmt混合液及ti3c2txmxene纳米片分散液进行复合抽滤形成janus组装结构，得到cnfs/mmt-mxene复合凝胶；

7、对所述cnfs/mmt-mxene复合凝胶进行热压干燥处理，得到所述的cnfs/mmt基janus薄膜。

8、进一步的，所述cnfs分散液的制备过程，具体如下：

9、采用tempo氧化结合高速破壁法，制备得到所述cnfs分散液。

10、进一步的，所述mmt分散液的制备过程，具体如下：

11、将钠基蒙脱土粉末分散在水中，超声分散，离心，得到所述mmt分散液。

12、进一步的，cnfs分散液与mmt分散液混合时，所述cnfs分散液和所述mmt分散液的质量比为(70-97)：(3-30)；其中，所述cnfs分散液质量分数为0.1-0.5wt.％，所述mmt分散液的质量分数为0.5-1.0wt.％。

13、进一步的，所述ti3c2txmxene纳米片分散液的质量分数为0.1-1.0wt.％。

14、进一步的，含氟盐溶液为氟化锂的盐酸溶液。

15、进一步的，对所述cnfs/mmt混合液及ti3c2txmxene纳米片分散液进行复合抽滤形成janus组装结构，得到cnfs/mmt-mxene复合凝胶的过程，具体如下：

16、对所述cnfs/mmt混合液进行真空抽滤处理，形成cnfs/mmt凝胶；

17、将所述ti3c2txmxene纳米片分散液浇筑在所述cnfs/mmt凝胶，再进行真空抽滤处理，以使ti3c2txmxene纳米片沉积在所述cnfs/mmt凝胶的表面，形成cnfs/mmt-mxene复合凝胶。

18、进一步的，所述cnfs/mmt-mxene复合凝胶中，ti3c2txmxene纳米片的负载量为5-70wt.％。

19、本发明还提供了一种cnfs/mmt基janus薄膜，利用所述的cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法制备得到；其中，cnfs/mmt基janus薄膜的电导率为574.5-2012.5s·cm-1，拉伸强度为147.2-252.7mpa。

20、本发明还提供了一种cnfs/mmt基janus薄膜的应用，所述cnfs/mmt基janus薄膜作为电磁屏蔽材料的应用。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

22、本发明提供了一种cnfs/mmt基janus薄膜及其制备方法和应用，引入2dmmt与1dcnfs协同构建“砖-泥”层状结构cnfs/mmt基底，将ti3c2txmxene纳米片沉积在cnfs/mmt基底表面形成独立的导电层，形成janus组装结构；所述cnfs/mmt基janus薄膜兼具高机械性能和高导电性能，具有出色的电磁屏蔽性能，同时表现出优异的电/光热转化能力和耐火安全性；其中，所述cnfs/mmt基janus薄膜的电导率为574.5-2012.5s·cm-1，拉伸强度为147.2-252.7mpa。

技术特征：

1.一种cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法，其特征在于，所述cnfs分散液的制备过程，具体如下：

3.根据权利要求1所述的一种cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法，其特征在于，所述mmt分散液的制备过程，具体如下：

4.根据权利要求1所述的一种cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法，其特征在于，cnfs分散液与mmt分散液混合时，所述cnfs分散液和所述mmt分散液的质量比为(70-97)：(3-30)；其中，所述cnfs分散液质量分数为0.1-0.5wt.％，所述mmt分散液的质量分数为0.5-1.0wt.％。

5.根据权利要求1所述的一种cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法，其特征在于，所述ti3c2txmxene纳米片分散液的质量分数为0.1-1.0wt.％。

6.根据权利要求1所述的一种cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法，其特征在于，含氟盐溶液为氟化锂的盐酸溶液。

7.根据权利要求1所述的一种cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法，其特征在于，对所述cnfs/mmt混合液及ti3c2txmxene纳米片分散液进行复合抽滤形成janus组装结构，得到cnfs/mmt-mxene复合凝胶的过程，具体如下：

8.根据权利要求1所述的一种cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法，其特征在于，所述cnfs/mmt-mxene复合凝胶中，ti3c2txmxene纳米片的负载量为5-70wt.％。

9.一种cnfs/mmt基janus薄膜，其特征在于，利用如权利要求1-8任意一项所述的cnfs/mmt基janus薄膜的制备方法制备得到；其中，cnfs/mmt基janus薄膜的电导率为574.5-2012.5s·cm-1，拉伸强度为147.2-252.7mpa。

10.如权利要求9所述的一种cnfs/mmt基janus薄膜的应用，其特征在于，所述cnfs/mmt基janus薄膜作为电磁屏蔽材料的应用。

技术总结
本发明公开了一种CNFs/MMT基Janus薄膜及其制备方法和应用，包括：将CNFs分散液与MMT分散液混合，搅拌、超声处理，得到CNFs/MMT混合液；利用含氟盐溶液对Ti<subgt;3</subgt;AlC<subgt;2</subgt;MAX中的Al层进行选择性刻蚀，得到Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;MXene纳米片分散液；对CNFs/MMT混合液及Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;MXene纳米片分散液进行复合抽滤形成Janus组装结构，得到CNFs/MMT‑MXene复合凝胶，并进行热压干燥处理，得到的CNFs/MMT基Janus薄膜；本发明制备的CNFs/MMT基Janus薄膜兼具高机械性能和高导电性能，具有出色的电磁屏蔽性能，同时表现出优异的电/光热转化能力和耐火安全性。

技术研发人员：陆赵情,王娜娜,花莉,成锐,陈珊珊,王杉,刘瑞欣,徐明源
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8